生物纤维填充PBT组合物及其制备方法

摘要

本发明提供了一种生物纤维填充PBT组合物及其制备方法，所述组合物包括以下重量份数的各组分：聚对苯二甲酸丁二醇酯80～100；蒙脱土1～5；生物纤维1～10；抗氧剂0.1～1；润滑剂0.1～1。所述制备方法包括将称取的聚对苯二甲酸丁二醇、蒙脱土、抗氧剂和润滑剂混合，得共混物；将共混物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，同时将生物纤维通过侧喂口加入，挤出，经过循环冷却水槽后造粒，即得。与现有技术相比，本发明所提供的天然的生物纤维，由于与PBT良好的相容性使其在基体中有非常好的分散和浸润效果，解决材料收缩率大的同时又改善了其表面效果，提供了一种高强度、优良表面效果的PBT增强组合物。

权利要求

1.一种生物纤维填充PBT组合物，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：80～100；

蒙脱土：1～5；

生物纤维：1～10；

抗氧剂：0.1～1；

润滑剂：0.1～1；

所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯黏度采用乌式粘度计测定为0.6-1.0Pa·S；

所述的蒙脱土粒径在500目以上；

所述的生物纤维为天然蚕丝。

2.根据权利要求1所述的生物纤维填充PBT组合物，其特征在于，所述的抗氧剂包括抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂1010中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的生物纤维填充PBT组合物，其特征在于，所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的生物纤维填充PBT组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、将称取的聚对苯二甲酸丁二醇、蒙脱土、抗氧剂和润滑剂混合，并搅拌均匀，得共混物；

A2、将步骤A1所述的共混物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，同时将生物纤维通过侧喂口加入，侧喂口位于双螺杆挤出机的倒数第二段，挤出，经过循环冷却水槽后造粒，即得。

5.根据权利要求4所述的生物纤维填充PBT组合物的制备方法，其特征在于，步骤A2中，所述双螺杆挤出机的温度控制为：第一段至倒数第五段控制温度为210-230℃，倒数第四段到最后一段控制温度为150℃。

6.根据权利要求4所述的生物纤维填充PBT组合物的制备方法，其特征在于，步骤A2中，所述双螺杆挤出机的转速为400rpm。

7.根据权利要求4所述的生物纤维填充PBT组合物的制备方法，其特征在于，步骤A2中，所述共混物和生物纤维的加入速度为40-45r/min。

说明书

生物纤维填充PBT组合物及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种生物纤维填充PBT组合物及其制备方法。

背景技术

[0002] 聚对苯二甲酸丁二醇酯是一种优异的工程塑料，具有耐溶剂性好、流动性好、耐疲劳性和尺寸稳定性好等优良的机械及加工性能，广泛地用在应用于汽车保险杠、空调叶片、电子接刹器等器件上。聚对苯二甲酸丁二醇酯具有优良的加工性能，但其收缩率大，耐热较低限制了其在汽车内饰件的使用，目前一般通过矿物或玻纤填充改善收缩率及耐热，但对于这几种形式，均有利弊。矿物填充虽然能改善其收缩率、提高耐热，但会严重影响其冲击韧性，注塑后的制件容易脆裂；对于尺寸较大的制件，玻纤填充容易翘曲，而且PBT对玻纤的浸润效果有限，容易产生浮纤等表面缺陷。在挤出熔融共混时，挤出机中的剪切块容易将玻纤打碎，导致玻纤的保留长度降低，这样就大大降低了玻纤增强聚对苯二甲酸丁二醇酯的刚性和耐热，但玻纤的保留长度足够长的情况下，材料注塑后的浮纤又十分严重，严重影响表观效果。

发明内容

[0003] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种生物纤维填充PBT组合物及其制备方法，特定的挤出工艺下，保证生物纤维的长度和浸润性。

[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0005] 本发明提供了一种生物纤维填充PBT组合物，包括以下重量份数的各组分：

[0006] 聚对苯二甲酸丁二醇酯：80～100；

[0007] 蒙脱土：1～5；

[0008] 生物纤维：1～10；

[0009] 抗氧剂：0.1～1；

[0010] 润滑剂：0.1～1。

[0011] 优选地，所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的粘度采用乌氏粘度计测定为0.6-1.0Pa·S。所述PBT的粘度过高时，会导致挤出时剪切过大，生物纤维有效保留长度过短；粘度过低时不利于生物纤维的分散和挤出。

[0012] 优选地，所述的蒙脱土粒径在500目以上。所述蒙脱土粒径过低，会导致表面光泽太差，也不利于PBT的成核。

[0013] 优选地，所述的生物纤维为蛋白质含量为95％的天然蚕丝。所述天然蚕丝的含量过高时，会导致挤出过程中生物蛋白失活，增加成本的同时效果较小；所述蛋白质含量过低时，不利于浸润和分散，没有凸显生物纤维的优势。

[0014] 优选地，所述的抗氧剂包括抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂1010中的一种或几种。

[0015] 优选地，所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。

[0016] 本发明还提供了一种生物纤维填充PBT组合物的制备方法，包括以下步骤：

[0017] A1、将称取的聚对苯二甲酸丁二醇、蒙脱土、抗氧剂和润滑剂混合，并搅拌均匀，得共混物；

[0018] A2、将步骤A1所述的共混物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，同时将生物纤维通过侧喂口加入，侧喂口位于双螺杆挤出机的倒数第二段，挤出，经过循环冷却水槽后造粒，即得。

[0019] 优选地，步骤A2中，所述双螺杆挤出机的温度控制为：第一段至倒数第五段控制温度为210-230℃，倒数第四段到最后一段控制温度为150℃。该温度及后续冷却循环水的设置可确保在生物纤维加入时，不会因为温度过高而导致生物纤维失活，损失其韧性，而温度过低则可能会导致剪切过大，这样的温度设计既避免了生物纤维失活又能防止降解和挤出困难。优选地，步骤A2中，所述双螺杆挤出机的转速为400rpm。

[0020] 优选地，步骤A2中，所述共混物和生物纤维的加入速度为40-45r/min，保证尽量快的将熔体挤出。所述加入速度过快，会导致生物纤维混合不均及韧性的损失；速度过慢会导致生物纤维在挤出机中停滞时间过长，造成纤维失活。

[0021] 本发明的原理在于：利用生物纤维与聚对苯二甲酸丁二醇酯优异的相容性，提高其在基体中的浸润性，在较低的填充比例下得到优良的机械性能和低收缩率材料。

[0022] 现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

[0023] 本发明使用了生物纤维天然蚕丝与聚对苯二甲酸丁二醇酯的相容性，使其在较低含量下得到较好的效果，而且蚕丝的韧性极高，对材料起到增韧效果的同时，还能降低材料收缩率。

具体实施方式

[0024] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

[0025] 以下实施例及对比例中选用的PBT用台湾长春的1100-211M，按照ASTM D1238标准，250℃下测试熔融指数为27g/10min，粘度为1.0；仪征PBT L2100，熔指为25g/10min，粘度为1.0，蒙脱土选用鼎兴矿业的800目，蒙脱土纯度≥99％；蚕丝为桐乡普通市售蚕丝，蛋白质含量99.8％；抗氧剂为CIBA公司生产的抗氧剂1010、抗氧剂168，润滑剂为东莞雄越公司生产的季戊四醇酯PETS。

[0026] 对比例1

[0027] 一种PBT组合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：

[0028] (1)按重量份称取各组分：PBT为1100-211M：95,蒙脱土：5，抗氧剂1010 0.1，抗氧剂168 0.1，润滑剂PETS 0.3。

[0029] (2)将原材料在高混机中混合均匀后从主喂料口加入，通过挤出机熔融共混造粒即得产品。

[0030] 对比例2

[0031] 一种PBT组合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：

[0032] (1)按重量份称取各组分：PBT为L2100：95,蒙脱土：5，抗氧剂1010 0.1，抗氧剂168 0.1，润滑剂PETS 0.3，。

[0033] (2)将原材料在高混机中混合均匀后从主喂料口加入，通过挤出机熔融共混造粒即得产品。

[0034] 实施例1

[0035] (1)按重量份称取各组分：PBT为1100-211M：80,蒙脱土：5，蚕丝：10，抗氧剂1010 0.1，抗氧剂168 0.1，润滑剂PETS 0.3。

[0036] (2)将蚕丝以外的原料在高混机中混合均匀后形成的共混物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，同时将蚕丝通过侧喂口加入，侧喂口位于双螺杆挤出机的倒数第二段，双螺杆挤出机的温度控制为：第一段至倒数第五段控制温度为210-230℃，倒数第四段到最后一段控制温度为150℃，双螺杆挤出机的主机转速为400rpm，共混物和生物纤维的加入速度为40-45r/min，挤出，经过循环冷却水槽后造粒，即得产品。

[0037] 实施例2

[0038] (1)按重量份称取各组分：PBT为L2100：95,蒙脱土：3，蚕丝：10，抗氧剂10100.1，抗氧剂168 0.1，润滑剂PETS 0.3，。

[0039] (2)将蚕丝以外的原料在高混机中混合均匀后形成的共混物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，同时将蚕丝通过侧喂口加入，侧喂口位于双螺杆挤出机的倒数第二段，双螺杆挤出机的温度控制为：第一段至倒数第五段控制温度为210-230℃，倒数第四段到最后一段控制温度为150℃，双螺杆挤出机的主机转速为400rpm，共混物和生物纤维的加入速度为40-45r/min，挤出，经过循环冷却水槽后造粒，即得产品。

[0040] 实施例3

[0041] (1)按重量份称取各组分：PBT为1100-211M：100,蒙脱土：1，蚕丝：6，抗氧剂1010 0.1，抗氧剂168 0.1，润滑剂PETS 0.3。

[0042] (2)将蚕丝以外的原料在高混机中混合均匀后形成的共混物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，同时将蚕丝通过侧喂口加入，侧喂口位于双螺杆挤出机的倒数第二段，双螺杆挤出机的温度控制为：第一段至倒数第五段控制温度为210-230℃，倒数第四段到最后一段控制温度为150℃，双螺杆挤出机的主机转速为400rpm，共混物和生物纤维的加入速度为40-45r/min，挤出，经过循环冷却水槽后造粒，即得产品。

[0043] 采用各对比例及实施例注塑后制作尺寸为200mm×150mm×2mm的样板，用柯尼卡美能达CM2600d分光测试计测试光泽，观察表面效果；同时取粒子注塑成ISO样条，测试其弯曲强度、拉伸强度、冲击强度及耐热，如表1所示。

[0044] 表1

[0045]  对比例1 对比例2 实施例1 实施例2 实施例3
光泽 82 84 80 80 82
弯曲强度(MPa) 2450 2430 2800 2850 2680
拉伸强度(MPa) 54 54 60 60 58
断裂伸长率(％) 20 18 120 120 100
冲击强度(KJ/m2) 3.2 3.5 7.8 8.2 6.5
热变形温度(℃) 62 65 85 87 76

[0046] 由表可知，加入蚕丝后，材料的断裂伸长率明显提高，这是由于蚕丝的韧性极高，基体中加入蚕丝后，原本脆性断裂的PBT材料逐渐变成了韧性屈服状态，韧性明显得到了改善，这一点由加入蚕丝前后的冲击强度数据对比也可以看出；此外，加入蚕丝后材料表面的光泽并没有受多大影响，表面仍然具有比较高的光泽度；不仅能改善材料的拉伸和冲击性能，加入蚕丝后，材料的刚性及耐热都得到了有效的提高，证明蚕丝这种天然生物材料填充到PBT中能够使材料获得比较好的物理及表观性能。

[0047] 本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。